南京市秦淮中学安培力作用下的动力学问题学案

安培力作用下的动力学问题 一、安培力作用下的平衡问题 情境讨论： 如图是电磁炮模型结构示意图，利用这种装置可以把质量为m＝0.2kg的弹体(包括金属杆EF的质量)由静止加速到2km/s后发射。若这种装置的轨道光滑，宽为d＝0.2m，可控电源为导体提供的电流恒为I＝4×103A，方向如图所示。处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝1×102T。该弹体所受安培力大小为多少？方向如何？ 典型例题： 例1、如图所示，两根平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒。棒上通有图示方向的电流I，金属棒保持静止，则下列说法正确的是(　 ) A.金属棒受到四个力作用 B.金属棒所受摩擦力方向向右 C.减小电流，金属棒将向左运动 D.金属棒所受的重力与支持力是一对相互作用力 例2、水平面上有U形导轨MN、PQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电源，现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab，棒与导轨间的动摩擦因数为μ(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力)，通过棒的电流强度为I，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于金属棒ab，与垂直导轨平面的方向夹角为θ，如图所示，金属棒处于静止状态，重力加速度为g，则金属棒所受的摩擦力大小为(　　) A．BILsinθ B．BILcosθ C．μ(mg－BILsinθ) D．μ(mg＋BILcosθ) 思路总结： 1.求解安培力作用下导体棒平衡问题的基本思路 (1)选定研究对象——通电导线或通电导体棒； (2)变三维为二维，作出如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I； (3)根据平衡条件列式求解。 2．求解关键 (1)电磁问题力学化； (2)立体图形平面化。 变式拓展： 如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒．当导体棒中的恒定电流I垂直于纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B的方向在纸面内由竖直向上逆时针转至水平向左的过程中，关于B的大小的变化，正确的是(　　) A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 二、安培力作用下的加速问题 典型例